CN103768827B - 平转式进料口超临界流体连续萃取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平转式进料口超临界流体连续萃取装置，包括底架，所述底架上设有主轴，以所述主轴为轴心的周向上均布有至少三个萃取釜，所述萃取釜与主轴通过径向杆连接，所述主轴内设有空腔，所述空腔内设有立杆，所述立杆下端连接电机，所述立杆上端连接有进料机，所述进料机的入料口与所述立杆同轴设置。该装置结构紧凑、合理，能够大幅节能降耗，简化了管道线路，节省厂房空间，明显提高了超临界二氧化碳的利用率与萃取效率。

Description

平转式进料口超临界流体连续萃取装置

技术领域

本发明涉及超临界流体萃取装置，特别是一种平转式进料口超临界流体连续萃取装置。

背景技术

在生物质液态燃料提取的工业生产当中，常采用超临界流体萃取法对物料进行萃取，其主要工作方式为向萃取釜内注入达到超临界温度和超临界压力值的二氧化碳，通过二氧化碳对萃取釜内的物料进行萃取。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。该方法萃取性能高，所得产品无残留物掺杂，品质优良，二氧化碳价格经济实惠，因此该萃取技术在工业生产中得到了广泛的应用。

传统的超临界流体萃取法采用的间歇式作业，生产工序繁琐，工人人为操作影响因素较大，且萃取釜的釜体体积较小，萃取效率极低。

为了克服上述技术缺陷，近年来出现了一种新型超临界流体萃取设备，该设备包括一条主轴，以主轴为中心轴的周向上均布有多个萃取釜并通过沿主轴径向设置的径向杆将萃取釜与主轴固定连接。萃取釜设有顶盖和底盖，每个萃取釜的顶盖都通过管道与其相邻萃取釜的底盖连接，从而将所有萃取釜串联起来，这些管道上还可以与二氧化碳的输送管道连接以向釜体内注入二氧化碳。设备工作时，通过电机使主轴旋转，从而带动所有萃取釜以主轴为中心平转，当一个萃取釜转到位置固定的进料机下方时，打开萃取釜顶盖，使物料从进料机落入釜体，然后关闭顶盖，打开二氧化碳的输送阀门向釜体内输送气体对物料进行萃取，待萃取完成后，打开萃取釜底盖，使物料落入下方的落料斗，将物料输离釜体，接着将下一个工位的釜体旋转至进料机下方，重复上面的步骤，继续对釜体内物料进行萃取。这种设备在一定程度上实现了超临界流体的连续萃取作业，且由于将萃取釜相互串联，扩大了釜体容积，使釜体间的二氧化碳形成循环，提高了二氧化碳的利用率。

但是，上述设备也存在许多技术缺陷：

首先，由于萃取釜体积较大，由钢材制成，因此重量较沉，而主轴在工作时需要带动所有萃取釜一起转动，所以主轴电机的功耗极大，导致萃取作业中产能过剩，增加了经济成本和能耗。

第二，由于萃取作业时釜体平转，连接在萃取釜外部的溶剂进出管、泄压管等管道也要随之转动，为了避免各管道之间或管道与装置其他部分之间不发生碰撞，各管道线路设计的十分复杂，且占用了较大的厂房空间，如某部分管道出现故障维修起来也十分困难。

第三，在萃取过程中，每个萃取釜需要在进料机下方完成“进料、萃取、出料”一整套工序后才能轮到下一个工位的萃取釜进行萃取工作，降低了釜内二氧化碳的利用率，生产效率也受到了较大的影响。

第四，尽管可以再萃取釜的顶盖和底盖上设置快速开闭阀门或接头，以实现顶盖和底盖的快速开闭，但进料和卸料时间仍然较长，与现有技术相比进步不是非常明显。

第五，由于将萃取釜串联后超临界二氧化碳在各釜体内循环，因此在萃取釜顶盖和底盖的开闭过程中会使得釜体内的超临界二氧化碳流体部分外泄，造成釜体超临界二氧化碳流体的压力、温度发生较大变化，影响了超临界二氧化碳流体的利用率。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种平转式进料口超临界流体连续萃取装置，该装置结构紧凑、合理，能够大幅节能降耗，简化了管道线路，节省厂房空间，明显提高了超临界二氧化碳的利用率与萃取效率。

为了实现上述目的，本发明提供的一种平转式进料口超临界流体连续萃取装置，包括底架，所述底架上设有主轴，以所述主轴为轴心的周向上均布有至少三个萃取釜，所述萃取釜与主轴通过径向杆连接，所述主轴内设有空腔，所述空腔内设有立杆，所述立杆下端连接电机，所述立杆上端连接有进料机，所述进料机的入料口与所述立杆同轴设置。

上述萃取釜釜体由不锈钢制成，重量很沉，传统的萃取设备采用以主轴带动萃取釜转动进行萃取作业，能耗较大，本发明中的萃取釜位置固定不动，通过在主轴内设置立杆，带动进料机沿主轴平转给萃取釜送料，大幅降低了电机的功耗，且进料机的入料口与主轴和立杆同轴设置，位置也相对固定，方便上游设备对物料进行供给。此外，进料机在对萃取釜加料后，不用等萃取釜内萃取、卸料工作完成就可以立即转至下一个萃取釜上方进行加料作业，大幅提高了生产效率和加料速度，也使得釜体内的二氧化碳得到更充分的利用。其次，由于萃取釜位置不动，不用担心管道间的相互干扰，大幅简化了其他管道的线路设计，节省了厂房空间。

优选地，所述进料机的出料口下端设有可伸缩管道，所述萃取釜的顶盖与所述进料机的出料口通过所述可伸缩管道连接或断开。

优选地，所述可伸缩管道上设有快速接头。

通过伸缩管道将进料机的出料口与萃取釜快速连接，避免了加料过程中釜体内超临界二氧化碳的外泄。

优选地，所述电机的底座下端连接有液压推杆。通过推杆可使得进料机随立杆上下移动，也可以与伸缩杆一样实现其与萃取釜的连接或分离，且由于液压推杆设在立杆下方，空间较为充足，可根据生产规模选择不同大小和型号的液压缸，此外由于上述液压装置离底架和地面较近，也便于修理。

优选地，该装置还包括一个套设在所述主轴上的平台，所述平台位于所述进料机的下方，所述平台上以主轴为轴心设有至少一道环形导轨，所述进料机下方设有与所述环形导轨相匹配的滑轮，以减轻进料机对立杆的作用力，一方面保护立杆不会损坏，另一方面进一步降低了电机的功耗。

优选地，沿所述主轴的径向设有至少两圈均布的萃取釜；所述进料机内部设有相互隔离的送料通道，所述送料通道的数量与所述萃取釜的圈数相同，每道送料通道上的出料口位置与不同圈的萃取釜在主轴径向上的位置一一对应。

增加萃取釜的圈数可以在充分利用厂房空间的条件下扩大萃取生产规模和效率，在一个进料机上设置多个隔离通道并在不同通道上设置沿主轴径向远近距离不同的出料口，实现用同一进料机对不同圈萃取釜的加料工作，简化了设备结构，节约制造成本且便于修理。

优选地，所述进料机与所述电机之间设有变速箱，以根据生产情况调节立杆及进料机的运转速度。

优选地，所述进料机为螺旋进料机。

与现有平转釜体式的超临界流体萃取装置相比，具有如下有益效果：

第一，本发明在仍能实现平转式入料的前提下可使沉重的萃取釜固定不动，减小了电机的功耗，经长期测试，本发明提供的萃取装置与现有设备相比能耗节约35-45％；

第二，由于进料机与萃取能能够快速对接，使釜体内超临界二氧化碳极少外泄，减少了约20％左右的超临界二氧化碳用量，且由于釜体内环境的密闭性和稳定性得到提高，超临界二氧化碳的萃取效率也明显提升。

第三，无需在一个萃取釜完成萃取及卸料即可对下一工位萃取釜加料，速率更快，间隔更短，生产效率得到提高，经测试可将现有设备的生产时间缩短45％-55％。

附图说明

图1为本发明所提供的平转式进料口超临界流体连续萃取装置一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为萃取釜连接关系的俯视图；

图3为本发明平转式进料口超临界流体连续萃取装置第二种实施方式的整体结构示意图；

图4为本发明平转式进料口超临界流体连续萃取装置第三种实施方式的萃取釜连接关系俯视图；

图5为与图4对应实施方式的进料装置俯视结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

请参考图1，本发明提供的超临界流体萃取装置，包括底架，底架由底座1及固接于底座上方的支架2组成，支架的中央垂直设立一条主轴3，以该主轴3为轴心的周向上均布多个萃取釜7，萃取釜7通过沿主轴3径向设至的径向杆23与主轴3固定连接(如图2所示)。

萃取釜7自上而下由顶盖701、釜体703、底盖702三部分构成，萃取釜釜体703与其顶盖701和底盖702均通过能够快速断开或闭合的活接头1901、1902连接，以实现顶盖701和底盖702的快速开闭。各个萃取釜7之间通过设置在釜体顶盖701上的管道901和底盖702上的管道902连接，从而将各个萃取釜7首尾串联起来，且在管道上设置控制阀17。管道901与管道902之间进一步通过连接管20连接，连接管20上设有能够快速开闭的活接头1903、1904。在连接管20的侧面上还连接有带有快速开闭活接头1905、1906的溶剂进出管21和泄压管22。溶剂进出管21和泄压管22上也均设置有控制阀17；溶剂进出管21可通过其上活接头1905外接溶剂进管15或溶剂出管16，泄压管22则均外接于溶剂回收设备上。溶剂进管15通过外接的溶剂泵向萃取釜7内输送二氧化碳。上述萃取釜7的下端可连接落料斗方便落料回收(落料斗的具体结构为本领域技术人员公知，为方便观察本发明的其他部分结构，未在图中画出)。

在主轴3的内部设有一个沿主轴轴向贯通的空腔301，在空腔301内设有一根与主轴3同轴设置的立杆4，立杆4的上端固定连接有螺旋式进料机5，螺旋式进料机5的入料口502与立杆4同轴设置(当然也与主轴3同轴)，立杆4下端连接有电机6，可带动立杆4转动，从而带动螺旋进料机5转动，从而实现对各个萃取釜7的平转加料。由于螺旋进料机5的入料口502与立杆4同轴，因此相对位置不会发生变化，方便上游设备给进料机送料。螺旋进料机5与电机6之间还安装有变速箱12，方便技术人员根据生产情况对生产速度进行控制。进料机的下方设置有一个套设在主轴外侧的圆形平台8，该平台在以主轴为中心设置多道环形导轨801，在进料机下方设置与环形导轨相匹配的滑轮503，一方面可以对进料机起到支撑作用，避免其压坏立杆4，另一方面也方便进料机的旋转，进一步降低了电机6的功耗。

在螺旋进料机5的出料口501的下端套接一个可伸缩管道13，在螺旋进料机侧面设置有液压缸10，液压缸10的推杆11与可伸缩管道13连接，从而使管道能够沿垂直方向伸缩移动，可伸缩管道13上设有快速接头14，当螺旋进料机5需要给萃取釜7加料时，可伸缩管道13向下伸出，并通过快速接头14与萃取釜顶盖上的活接头1901快速连接，从而将螺旋机5与萃取釜7连接起来，防止加料过程中釜体703内二氧化碳外泄造成生产效率的降低。

工作时，开启电机6，立杆4带动螺旋进料机5平转，当转至某一萃取釜7上方时停止，液压推杆11推动可伸缩管道13向下伸出，在伸出同时通过萃取釜7上的控制阀17和活接头1901将萃取釜7的顶盖701打开，可伸缩管道13通过其上设置的快速接头14与萃取釜7快速对接，对接后螺旋进料机5开始通过出料口501和可伸缩管道13对萃取釜7加料，加料完成后可伸缩管道13与萃取釜7之间的连接快速断开，同时顶盖701关闭。螺旋进料机5在对一个萃取釜7加料完成且断开后，立即转至下一工位的萃取釜7，重复上述加料工作，如此循环往复的对各个萃取釜7实现连续不断的加料。每个萃取釜7在加料完毕后，接通溶剂进管15，将二氧化碳输送进萃取釜7内对物料进行萃取，待萃取完成后，通过活接头1902打开底盖902落料。由于螺旋进料机5与萃取釜7只需在萃取釜7加料过程中位置相对固定，故萃取釜7的萃取及卸料过程与螺旋进料机5的平转过程相互独立，不仅大幅节约了釜体平转萃取设备在萃取和卸料过程中的等待时间，还提高了釜体内二氧化碳的利用效率。

实施例2

请参考图3，图3为本发明提供的另一种具体实施方式的结构示意图，其螺旋进料机5的出料口501上没有设置可伸缩管道和液压设备，并将快速接头14直接设置在出料口501上。此外还不包括主轴上的平台及螺旋进料机下方的滑轮。在立杆4电机6底座的下方固接一个液压推杆18，可将立杆4与螺旋进料机5作为一个整体沿轴向上下运动。电机5的底座位置固定，不会随底座上的电机转轴转动，因此立杆4水平转动与垂直升降运动相互不造成干扰。与除了上述区别外，该实施例的其余部分与实施例1相同。

在电机6底座下方设置与立杆4同轴的液压推杆18，也可以使螺旋进料机5的出料口501与萃取釜7实现对接，与实施例1相比省去了进料机上的液压设备和伸缩管道，减轻了进料机的重量，从而进一步提高了立杆4的稳定性并降低电机能耗。此外，电机6下方空间较大，技术人员可根据生产规模与功率要求对液压推杆18的大小、型号进行灵活选择，且由于其里地面更进，也方便技术人员检修。除了上述优点外，由于在以立杆4为中心轴的同一条轴线上同时实现了立杆4的平转运动和升降运动，使得萃取装置的运动机构在整体上更加稳定。

实施例3

请一并参考图4、图5，其技术方案与实施例1或2的区别在于，设有两圈半径不同的均布萃取釜，充分利用厂房空间扩大了生产规模，为了给相对于主轴径向距离不同的两圈萃取釜加料，在螺旋加料机内部设置一道隔板24，从而分隔出两道送料通道25，每道送料通道25上设置距离主轴远近不同的两个出料口501(相应地螺旋长度也不同)，分别与两圈萃取釜的位置一一对应，实现了通过同一螺旋进料机5对不同圈上的萃取釜进行加料。

当然，在实际生产中，技术人员可以通过厂房空间大小和实际生产需要对萃取釜的圈数进行调整，并相应地调整螺旋进料机5的大小及其内部的隔板数量和每道送料通道的出料口位置。由于可能的实施方式较多，就不一一例举。

以上对本发明所提供的平转式进料口超临界流体连续萃取装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.平转式进料口超临界流体连续萃取装置，包括底架，所述底架上设有主轴，以所述主轴为轴心的周向上均布有至少三个萃取釜，所述萃取釜与主轴通过径向杆连接，其特征在于，所述主轴内设有空腔，所述空腔内设有立杆，所述立杆下端连接电机，所述立杆上端连接有进料机，所述进料机的入料口与所述立杆同轴设置；所述进料机的出料口下端设有可伸缩管道，所述萃取釜的顶盖与所述进料机的出料口通过所述可伸缩管道连接或断开。

2.根据权利要求1所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，所述可伸缩管道上设有快速接头。

3.根据权利要求1所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，所述电机的底座下端连接有液压推杆。

4.根据权利要求1所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，还包括一个套设在所述主轴上的平台，所述平台位于所述进料机的下方，所述平台上以主轴为轴心设有至少一道环形导轨，所述进料机下方设有与所述环形导轨相匹配的滑轮。

5.根据权利要求1-4任一所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，沿所述主轴的径向设有至少两圈均布的萃取釜；所述进料机内部设有相互隔离的送料通道，所述送料通道的数量与所述萃取釜的圈数相同，每道送料通道上的出料口位置与不同圈的萃取釜在主轴径向上的位置一一对应。

6.根据权利要求1-4任一所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，所述进料机与所述电机之间设有变速箱。

7.根据权利要求1-4任一所述的平转式进料口超临界流体连续萃取装置，其特征在于，所述进料机为螺旋进料机。